Ông cũng đưa ra các điều kiện nhằm đạt hiệu suất cực đại của động cơ đốt tronggồm: - Thể tích xy lanh tối đa - Tốc độ làm việc lớn nhất - Tăng tỉ số nén tối đa - Áp suất tối đa kể từ lúc
Theo phương pháp đốt cháy hòa khí
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Theo loại chu trình công tác
Động cơ cấp nhiệt đẳng tích (V = const) gồm tất cả động cơ có tỷ số nén thấp (E ≈ 5 –
11) và đốt nhiên liệu cưỡng bức (động cơ dùng chế hòa khí và động cơ ga).
- Động cơ cấp nhiệt đẳng áp (P = const) gồm các động cơ có tỷ số nén cao (E = 12 -
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Theo đặc điểm cấu tạo động cơ
- Động cơ một xy lanh
- Động cơ nhiều xy lanh a Động cơ 1 xy lanh b Động cơ nhiều xy lanh
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Theo loại chu trình công tác
Động cơ cấp nhiệt đẳng tích (V = const) gồm tất cả động cơ có tỷ số nén thấp (E ≈ 5 –
11) và đốt nhiên liệu cưỡng bức (động cơ dùng chế hòa khí và động cơ ga).
- Động cơ cấp nhiệt đẳng áp (P = const) gồm các động cơ có tỷ số nén cao (E = 12 -
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Theo cách bố trí xy lanh
Động cơ có thể được phân loại theo hướng lắp đặt của xy lanh, như động cơ đặt đứng với xy lanh thẳng đứng và động cơ nằm ngang với xy lanh nằm ngang Động cơ cũng được chia thành các loại theo dạng sắp xếp của xy lanh, như động cơ một hàng với các xy lanh đặt thành một hàng, song song hoặc hình chữ V Ngoài ra, còn có các kiểu động cơ nhiều hàng theo dạng hình sao X, phù hợp với các loại động cơ nhẹ cao tốc Động cơ hình sao có các xy lanh đặt trên cùng một mặt phẳng, như trong động cơ Diesel cao tốc, hoặc nhiều hàng song song với trục khuỷu bố trí trên mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng Động cơ piston đối đỉnh có thể có một, hai hoặc nhiều trục khuỷu, liên kết với nhau bằng hệ bánh răng để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Hình 2.8 - Cấu tạo động cơ theo cách bố trí xy-lanh
Theo khả năng thay đổi chiều quay của trục khuỷu
Động cơ chỉ quay về phía bên phải, với trục khuỷu động cơ quay theo chiều kim đồng hồ khi nhìn từ bánh đã tới mũi tẩu hoặc từ đầu tự do đối với các loại động cơ khác Điều này giúp xác định hướng quay của động cơ trong các hệ thống tàu thuyền hoặc thiết bị kỹ thuật Hiểu rõ chiều quay của động cơ rất quan trọng trong việc lắp đặt và bảo trì để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.
Động cơ chỉ quay trái, làm trục khuỷu động cơ quay ngược chiều so với chiều ban đầu, thường gặp trong các hệ thống yêu cầu quay một chiều Trong khi đó, động cơ có khả năng quay hai chiều nhờ vào cơ cấu đảo chiều, cho phép thay đổi chiều quay của trục khuỷu, đặc biệt phổ biến trong các động cơ chính của tàu thủy để điều chỉnh hướng vận hành phù hợp.
Theo công dụng của động cơ
- Động cơ tĩnh tại: hoạt động cố định ở một điểm (trạm bơm, trạm phát điện ).
Động cơ tàu thủy gồm có máy chính giúp quay chân vịt hoặc máy phát điện truyền động điện tới chân vịt tàu, đảm bảo khả năng vận hành của tàu Ngoài ra, còn có các máy phụ như cụm phát điện Diesel, máy nén Diesel phục vụ các nhu cầu khác trên tàu, từ cung cấp điện đến các hệ thống hỗ trợ vận hành Việc lựa chọn và bảo trì các loại động cơ này đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất và an toàn của tàu thủy.
- Động cơ đầu xe lửa.
- Động cơ ô tô máy kéo.
- Động cơ dùng trong máy nông nghiệp, máy xây dựng, máy làm đường, các máy móc của trang thiết bị quân sự.
Ngoài các đặc trưng chính, động cơ còn được phân loại dựa trên các đặc điểm phụ như hệ thống làm mát và cơ cấu điều chỉnh, giúp xác định rõ hơn loại động cơ phù hợp với từng ứng dụng Nguyên lý hoạt động của các loại động cơ đốt trong đều phải trải qua các quá trình cơ bản để đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu.
Các ứng dụng của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong (ĐCĐT) là nguồn động lực chính thúc đẩy hoạt động của các phương tiện giao thông vận tải như ô tô, xe máy, tàu thủy, máy bay và các máy công tác khác như máy phát điện và bơm nước ĐCĐT đóng vai trò quan trọng trong quá trình cơ giới hóa sản xuất, góp phần nâng cao năng suất và hiệu quả trong các lĩnh vực như giao thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thủy, hàng không), nông nghiệp (máy nông nghiệp, máy tuốt lúa), lâm nghiệp, xây dựng và công nghiệp.
Lĩnh vực Đầu tư công (ĐCĐT) có tác động tích cực và tương hỗ với nhiều ngành công nghiệp khác như cơ khí, điện, điện tử, điều khiển tự động, vật liệu kim loại và phi kim loại, cũng như các vật liệu mới và ngành xăng dầu Sự phát triển của Đầu tư công không chỉ thúc đẩy tăng trưởng kinh tế mà còn góp phần nâng cao năng lực sản xuất và hiện đại hóa các ngành công nghiệp liên quan Đây là lĩnh vực có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy chuyển đổi số và phát triển bền vững, tạo nền tảng cho sự phát triển đồng bộ của nền kinh tế quốc gia.
Hiện nay, nhiều loại động cơ mới như động cơ điện, tuốc bin khí, tuốc bin nước, động cơ nhiên liệu khí và năng lượng mặt trời đang được nghiên cứu và phát triển Tuy nhiên, các loại động cơ này vẫn chưa được sản xuất hàng loạt do gặp phải những hạn chế như giá thành chế tạo cao, kích thước không nhỏ gọn và không tiện dụng Vì vậy, động cơ dùng nhiên liệu lỏng như xăng và Diesel vẫn giữ vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp động cơ và hiện nay vẫn đang được sử dụng phổ biến.
CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ
Hệ thống phát lực
Hệ thống phát lực đảm nhận nhiệm vụ bao kín buồng cháy và truyền lực khí cháy xuống trục khuỷu, giúp vận hành máy công tác hiệu quả Các thành phần quan trọng của hệ thống phát lực bao gồm piston, xéc măng, chốt piston, thanh truyền, bạc đầu to, đầu nhỏ (nếu có), trục khuỷu, bạc trục khuỷu và bánh đà Các bộ phận này phối hợp nhịp nhàng để chuyển đổi năng lượng khí đốt thành cơ năng, đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ Việc duy trì các chi tiết này trong tình trạng tốt là yếu tố quyết định đến hiệu suất và tuổi thọ của máy móc.
Hình 3.1- Hệ thống phát lực
Hệ thống cố định
Hệ thống cố định của động cơ gồm các chi tiết chính như thân máy, nắp quy-lát, nắp cò, cạc te nhớt, đường ống nạp và thải, chiếm phần lớn khối lượng của động cơ Những bộ phận này có kết cấu phức tạp để ghép nối các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ Hình dạng và cấu tạo của chúng phụ thuộc vào công suất động cơ, phương pháp làm mát, cũng như phương pháp chế tạo motor.
Hình 3.2 - Hệ thống cố định
Hình 3.3 - Thân máy là bộ xương của động cơ đốt trong
Hệ thống phân phối khí
Hệ thống phân phối khí có vai trò nạp đầy không khí hoặc hòa khí (xăng hòa trộn với không khí) vào buồng đốt trong kỳ nạp Nó cũng có nhiệm vụ thải sạch khí cháy ra khỏi xy lanh trong kỳ thải, đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả Đòi hỏi hệ thống phân phối khí phải hoạt động chính xác cao để đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ.
Hình 3.4 - Hệ thống phân phối khí
Hệ thống phân phối khí bao gồm các thành phần chính như trục cam, xích cam (dây cuaroa cam), xupap, lò xo xupap và cò mổ, đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều khiển khí nạp và xả Các hệ thống phân phối khí hiện đại trên xe Toyota như Camry, Altis, Fortuner, LandCruiser đa dạng với các cơ cấu điều khiển cam thông minh VVT-i để tối ưu hóa hiệu suất động cơ Ngoài ra, nhiều dòng xe khác như Honda, Mazda, Kia, Hyundai, BMW, Mercedes, Audi cũng trang bị các công nghệ cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống phân phối khí, giúp tăng công suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 3.5 – Cơ cấu phân phối khí DOCH trên các mẫu ô tô hiện đại
Hệ thống nhiên liệu trên động cơ có vai trò chính là cung cấp đúng lượng nhiên liệu cần thiết trong quá trình hoạt động Lượng nhiên liệu tối ưu phụ thuộc vào các điều kiện vận hành của động cơ, bao gồm khởi động, chạy không tải, tăng tốc, vận hành nửa tải, và toàn tải Việc kiểm soát chính xác lượng nhiên liệu đảm bảo hiệu suất hoạt động cao, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm Hệ thống nhiên liệu hiện đại tích hợp công nghệ tiên tiến giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu một cách chính xác theo từng trạng thái vận hành, góp phần nâng cao hiệu quả và độ bền của động cơ.
Các loại động cơ xăng hiện đại ngày nay đều sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điện tử nhằm tăng công suất, tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm môi trường Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng giúp cải thiện hiệu suất hoạt động và giảm khí thải độc hại, trong khi đó, hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel cũng được cải tiến để nâng cao hiệu quả vận hành và thân thiện với môi trường.
Hình 3.6- Hệ thống nhiên liệu
Ngày nay, các loại động cơ Diesel vẫn sử dụng bơm cao áp (bơm phân phối) để cung cấp nhiên liệu chính xác và hiệu quả cho động cơ Hệ thống phun nhiên liệu điện tử Common Rail ngày càng phổ biến, giúp giảm khí thải ô nhiễm và nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ Diesel.
3.5 Hệ thống bôi trơn Động cơ đốt trong hoàn toàn được chế tạo từ kim loại, do đó khi hoạt động sẽ có ma sát giữa các bề mặt chi tiết gây mài mòn Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ làm giảm tối đa sự ma sát mài mòn đó, đồng thời giúp cho động cơ hoạt động mượt mà hơn Hệ thống bôi trơn là một hệ thống quan trọng ảnh hưởng tới tuổi thọ lẫn khả năng sinh công suất của động cơ.
Hình 3.7 - Hệ thống bôi trơn động cơ
Trong quá trình hoạt động, động cơ đốt trong sinh ra lượng nhiệt lớn, gây nguy cơ các chi tiết bị giãn nở quá mức và bó kẹt Nhiệt độ cao còn làm tăng sự mài mòn và giảm tuổi thọ của các bộ phận động cơ Vì vậy, hệ thống làm mát được thiết kế để duy trì nhiệt độ động cơ trong phạm vi ổn định, giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động và tăng độ bền của các chi tiết.
Hình 3.8 - Hệ thống làm mát động cơ đốt trong
3.7 Hệ thống điện động cơ Động cơ đốt trong trên ô tô luôn được trang bị các thiết bị và hệ thống điện nhầm giúp cho động cơ có thể hoạt động Có thể dễ dàng nhận biết các trang bị điện cho động cơ xăng như: hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, máy phát, ac-quy…, động cơ Diesel được trang bị các thiết bị điện như bugi xông, máy phát, hệ thống khởi động, ac-quy…
Hình 3.9 - Bộ chia điện trên ô tô đời cũ
CHƯƠNG 4 CHUẨN ĐOÁN SỬA CHỬA HƯ HỎNG HỆ THỐNG PHÁT LỰC
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là một hệ thống phức tạp và liên kết chặt chẽ với nhau, đóng vai trò chính trong cấu tạo của động cơ Nhờ hệ thống này, động cơ mới có thể hoạt động hiệu quả và ổn định, đảm bảo quá trình cháy nổ diễn ra liên tục Trục khuỷu và thanh truyền làm việc phối hợp nhịp nhàng, chuyển đổi lực đẩy từ quá trình đốt nhiên liệu thành chuyển động quay, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ Chính vì vậy, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là thành phần then chốt góp phần quyết định hoạt động bền bỉ và ổn định của máy móc.
Thanh truyền (tiếng Anh: connecting rod), hay còn gọi là biên, tay biên, tay dên, là bộ phận trung gian kết nối piston với trục khuỷu trong động cơ piston Nó chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, giúp xe vận hành nhờ chuyển động quay của bánh xe được tạo ra bởi lực từ trục khuỷu Thanh truyền chịu lực nén và lực kéo từ piston, hoạt động ở hai đầu nhằm đảm bảo sự chuyển đổi chính xác và bền bỉ của các chuyển động trong động cơ.
Thanh truyền có nguồn gốc từ cơ cấu liên hợp cơ học used trong các cối xay nước, giúp chuyển đổi chuyển động quay của bánh xe nước thành chuyển động tịnh tiến hiệu quả Đây là bộ phận quan trọng trong các động cơ đốt trong và động cơ hơi nước, đóng vai trò chính trong quá trình truyền lực và tạo ra hoạt động của máy móc.
Trục khuỷu là bộ phận quan trọng trong động cơ, chịu trách nhiệm biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay nhằm sinh công Nó nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay truyền năng lượng đến các bộ phận công tác, đồng thời nhận năng lượng từ bánh đà để duy trì hoạt động của piston Trong quá trình vận hành, trục khuỷu phải chịu tác động bởi lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của động cơ Hiện có hai loại trục khuỷu chính là trục khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép, phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu kỹ thuật khác nhau.
Hình 4.1 - Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
4.1.1 Cấu tạo chi tiết của trục khuỷu – thanh truyền a Cấu tạo chi tiết của trục khuỷu
Hình 4.2 - Cấu tạo chi tiết trục khuỷu
Trục khuỷu có cấu tạo chung bao gồm: đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng, đuôi trục khuỷu, cụ thể như sau:
Đầu trục khuỷu thường được trang bị vấu để khởi động hoặc quay, nhằm vận hành các bộ phận như puly dẫn động quạt gió, bơm nước và bánh răng truyền động trục cam Ngoài ra, để nâng cao hiệu quả làm việc, đầu trục khuỷu thường được lắp thêm bộ giảm chấn xoắn, giúp giảm thiểu rung lắc và tăng tuổi thọ của các bộ phận liên quan.
Cổ trục khuỷu là phần quan trọng của trục khuỷu, thường được thiết kế rỗng để chứa dầu bôi trơn, giúp giảm ma sát và nâng cao hiệu quả hoạt động của động cơ Ngoài ra, cổ trục khuỷu còn là nơi lắp đặt các bánh răng dẫn động trục cam và các bộ truyền động khác, đóng vai trò then chốt trong hệ thống chuyển động của động cơ Đặc biệt, phần cổ trục khuỷu có thể được trang bị bộ giảm chấn xoắn để giảm rung lắc và tăng độ bền cho động cơ, mang lại hiệu suất vận hành ổn định và bền bỉ hơn.
Chốt khuỷu là bộ phận quan trọng trong cơ cấu trục khuỷu, đóng vai trò liên kết với đầu to của thanh truyền, thường được gia công ở nhiệt độ cao để nâng cao độ cứng và bóng bề mặt Số lượng chốt khuỷu bằng với số xi lanh của động cơ, giúp đảm bảo hoạt động ổn định Chốt khuỷu có đường kính nhỏ hơn cổ trục và có thể thiết kế rỗng để giảm trọng lượng, đồng thời chứa dầu bôi trơn và các khoảng trống giúp lọc dầu, tăng hiệu quả bôi trơn và chống mòn.
Má khuỷu thường có hình elip, đóng vai trò quan trọng trong việc phân bố ứng suất hợp lý, giúp đảm bảo sự ổn định và bền bỉ của cấu trúc Đây là bộ phận nối liền giữa cổ trục và cổ chốt, chịu trách nhiệm truyền lực và duy trì kết cấu vững chắc.
Đối trọng đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng các lực và mômen quán tính không đều của động cơ, giúp giảm tải cho ổ trục và giảm thiểu các khối lượng thừa khi cân bằng trục khuỷu Nó còn góp phần nâng cao độ bền và ổn định hoạt động của động cơ nhờ khả năng giảm rung lắc Đối trọng được chế tạo liền với má khuỷu hoặc lắp ráp rời và hàn hoặc bắt bu lông với má khuỷu để đảm bảo kết cấu chắc chắn và hiệu quả hoạt động tối ưu.
Đuôi trục khuỷu: Phía trên đuôi có lắp bánh đà với nhiệm vụ chính là truyền công suất ra bên ngoài. b Cấu tạo của thanh truyền
Hình 4.3 - Cấu tạo chi tiết thanh truyền
Thanh truyền được cấu tạo nên từ 3 phần gồm: đầu nhỏ, đầu to và thân.
Đầu nhỏ là khối trụ tròn liên kết với pittông thông qua một thanh chốt, giúp đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống nén Tại điểm tiếp xúc, phần bạc mỏng được lắp đặt nhằm giảm ma sát, từ đó nâng cao tuổi thọ của các bộ phận liên quan Việc ứng dụng lớp bạc mỏng không chỉ hạn chế hao mòn mà còn kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy móc, đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định và bền bỉ trong quá trình sử dụng.
Đầu to gắn vào trục khuỷu được thiết kế thành hai phần để dễ dàng lắp đặt và sửa chữa Hai nửa này được ghép lại với nhau bằng chốt ốc bu lông, đảm bảo sự chắc chắn và tiện lợi trong quá trình vận hành và bảo trì máy móc.
Thân là đoạn kim loại gắn kết giữa hai đầu của thanh truyền.
4.1.2 Phân loại a Phân loại trục khuỷu
Hiện nay, có hai loại trục khuỷu phổ biến là trục khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép, mỗi loại đều có những đặc điểm chung và ứng dụng riêng biệt phù hợp với từng nhu cầu sử dụng Trục khuỷu nguyên thường được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu độ bền cao và ổn định, trong khi trục khuỷu ghép thích hợp cho các ứng dụng cần linh hoạt và dễ thay thế Việc hiểu rõ đặc điểm của từng loại giúp chọn lựa phù hợp để tối ưu hiệu suất và tuổi thọ của máy móc.
Trục khuỷu liền gồm các bộ phận: cổ trục, cổ biên, má khuỷu liên kết thành một khối thống nhất không thể tháo rời.
Trục khuỷu ghép gồm các bộ phận như cổ biên, cổ trục và má khuỷu riêng biệt, được nối lại bằng thanh trục khuỷu, phù hợp cho các động cơ cỡ lớn hoặc động cơ công suất nhỏ với ít xi lanh và đầu to thanh truyền không bị cắt đôi Việc lựa chọn loại trục khuỷu phù hợp phụ thuộc vào cấu tạo của thiết bị và động cơ tương ứng, vì mỗi loại có nguyên lý hoạt động khác nhau Đồng thời, các loại trục khuỷu cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu.
Thanh truyền này thường được sử dụng trong các động cơ thẳng hàng hoặc động cơ pít-tông ngược (Opposed-piston engine) Đầu thanh truyền gắn với chốt trục khuỷu, có nắp biên và vòng bi kim giúp tăng độ bền và hiệu suất hoạt động của động cơ Sản phẩm phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và khả năng chịu tải lớn.
Hình 4.4 – Loại thanh truyền đơn trên ô tô
Nắp vòng bi được cố định chắc chắn trên đầu thanh truyền bằng bu lông hoặc bu lông hai đầu ren, đảm bảo an toàn và độ bền cho hệ thống Để duy trì sự cân bằng và hoạt động chính xác, các thanh truyền cần được thay thế cùng một xi-lanh và giữ nguyên vị trí tương đối, giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của máy móc.
Chẩn đoán các hư hỏng, sửa chữa và bảo dưỡng trục khuỷu - thanh truyền
Hình 4.8 - Hư hỏng của trục khuỷu trên ô tô a Chuẩn đoán:
Do ma sát giữa bạc và cổ trục.
Chất lượng dầu bôi trơn kém, trong dầu có chứa nhiều tạp chất.
Do lực khí cháy thay đổi theo chu kỳ. b Sửa chữa, bảo dưỡng:
Trục khuỷu bị mòn, rỗ hoặc xây xước nhẹ dưới mức giới hạn cho phép có thể được xử lý bằng cách sử dụng giấy nhám mịn và dầu nhờn để đánh bóng, giúp làm phẳng bề mặt, loại bỏ rỗ, xước, từ đó duy trì hoạt động hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của bộ phận.
Khi cổ trục và cổ biên của trục khuỷu bị mòn vượt quá giới hạn cho phép, cần thực hiện mài lại trên máy mài chuyên dụng để phục hồi kích thước chính xác Việc này đảm bảo trục khuỷu hoạt động hiệu quả, giảm thiểu hao mòn và tránh hỏng hóc nghiêm trọng trong quá trình vận hành Mài chuẩn kích thước giúp duy trì độ bền và độ chính xác của bộ phận, đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của động cơ.
Khi không có máy mài chuyên dụng, có thể giảm bớt độ côn và độ ô van của cổ trục hoặc cổ biên bằng cách đặt trục khuỷu lên giá đỡ quay được, sử dụng dũa và vải nhám mịn để dũa chỗ côn hoặc méo theo hình vòng cung, vừa dũa vừa quay trục khuỷu và thường xuyên kiểm tra độ tròn bằng măc cơ và bán kính góc lượn ở má khuỷu Sau khi dũa tròn xong, cần đánh bóng cổ trục bằng vải nhám mịn quấn vào cổ trục hoặc cổ biên, dùng dây mềm quấn hai vòng để giữ miếng vải nhám và kéo đi kéo lại nhiều lần đến khi cổ trục hoặc cổ biên nhẵn bóng Cuối cùng, dùng miếng dạ hoặc da thấm dầu hoả để đánh bóng lại, đảm bảo không còn vết chỉ nhỏ, giúp hoàn thiện bề mặt chính xác, tối ưu hiệu quả sửa chữa.
Khi cổ trục khuỷu mòn đến mức không thể sửa chữa nhỏ hơn, phương pháp phun đắp thép hoặc mạ thép sẽ được áp dụng để phục hồi lại kích thước tiêu chuẩn Sau đó, tiến hành mài lại các bề mặt để đảm bảo độ chính xác và hoàn thiện Lưu ý quan trọng là không để tắc lỗ dầu, và mép của lỗ cần được mài lại bằng đá dầu để tạo vát chính xác, giúp đảm bảo chức năng và độ bền của cổ trục khuỷu sau khi sửa chữa.
4.2.2 Trục khuỷu bị cong, xoắn
Hình 4.9 - Trục khuỷu bị cong a Chuẩn đoán:
Do lọt nước vào trong buồng cháy, do kích nổ hoặc do sự cố piston thanh truyền.
Do làm việc lâu ngày.
Do tháo, lắp không đúng kỹ thuật
Trong quá trình sửa chữa và bảo dưỡng trục khuỷu, cần đặt trục lên giá đỡ chữ V và tác dụng lực ngược chiều với chiều cong của trục để tránh gây hư hỏng Để đảm bảo an toàn và tránh xước cổ trục, nên sử dụng đệm gỗ hoặc đồng ở các điểm tiếp xúc quan trọng Đồng hồ đo áp lực cần được đặt dưới cổ trục để kiểm soát lực tác dụng, giúp quá trình chỉnh sửa chính xác hơn Nếu trục khuỷu bị cong quá mức, phải thực hiện nắn nhiều lần nên kết hợp nung trong dầu nóng ở nhiệt độ 2000°C trong vòng 5-6 giờ để loại bỏ ứng suất dư, đảm bảo độ chính xác cho trục sau sửa chữa.
Trong trường hợp không có máy ép hoặc trục khuỷu nhỏ, bạn có thể sử dụng thân động cơ cũ hoặc bộ khuôn chuyên dụng để chỉnh sửa Đặt trục khuỷu vào bộ khuôn, đảm bảo hai đầu có đệm gỗ để phân phối lực đều Sau đó, tác dụng lực nhẹ nhàng lên để nắn trục khuỷu, giúp khắc phục tình trạng cong, lệch một cách hiệu quả.
4.2.3 Trục khuỷu bị nứt, gãy a Chuẩn đoán:
- Do nỗi của nhà chế tạo hoặc do vật liệu chế tạo không đảm bảo yêu cầu.
- Do tháo lắp không đúng kỹ thuật. b Sửa chữa, bảo dưỡng:
Nếu trục khuỷu bị nứt nhẹ ở phần không quan trọng như đầu, đuôi và vai má khuỷu, có thể hàn đắp và dũa phẳng.
Nếu trục khuỷu bị nứt ở phần cổ trục và cổ biên đều phải thay mới.
4.2.4 Thanh truyền bị cong xoắn
Hình 4.10 - Thanh truyền bị cong a Chuẩn đoán:
Khi động cơ bị kích nổ do đánh lửa quá sớm hoặc piston bị bó kẹt, cần kiểm tra và sửa chữa phù hợp Đối với động cơ công suất nhỏ hoặc trung bình, thanh truyền có thể được sửa chữa bằng cách dùng đồ gá nắn để chỉnh cong hoặc xoắn trực tiếp lên thân thanh truyền Trong trường hợp thanh truyền có kích thước lớn, cần sử dụng bàn ép để đảm bảo đủ lực ép và thực hiện sửa chữa chính xác.
Hình 4.11 - Thanh truyền bị gãy a Chuẩn đoán:
Thanh truyền chịu tác dụng của các lực khí cháy có trị số và hướng luôn thay đổi theo chu kỳ, gây ra các tác động liên tục đến kết cấu của nó Lực quán tính từ chuyển động tịnh tiến và quay của bản thân thanh truyền cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ bền và khả năng hoạt động của bộ truyền Để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn, việc sửa chữa và bảo dưỡng thanh truyền là cần thiết, trong đó thay mới thanh truyền cũ hoặc hư hỏng giúp duy trì hoạt động ổn định của động cơ.
4.2.6 Thanh truyền bị rạn nứt a Chuẩn đoán:
Nguyên nhân dẫn đến lực tác dụng quá lớn là do piston bị bó kẹt trong xy lanh Để khắc phục vấn đề này, cần tiến hành sửa chữa và bảo dưỡng, trong đó nếu thanh truyền xuất hiện vết rạn nứt nhỏ gần lỗ lắp bu lông hoặc phía đầu nhỏ, hoặc lỗ bu lông bị mòn rộng, có thể thực hiện hàn đắp đồng, sau đó dũa và mài phẳng mặt để đảm bảo hoạt động trơn tru của động cơ.
Nếu thanh truyền bị rạn nứt lớn đều phải thay thanh truyền đúng chủng loại.
4.2.7 Các thông số kỹ thuật cần chú ý khi kiểm tra của trục khuỷu
Hình 4.12 - Sơ đồ kiểm tra độ cong của trục khuỷu
Trong trường hợp, độ cong của trục = [(giá trị lớn nhất của kim đồng hồ - giá trị nhỏ nhất của kim đồng hồ) - độ ô van ] : 2
Hình 4.13 trình bày phương pháp kiểm tra độ mòn của trục khuỷu, trong đó độ mòn của các cổ trục và chốt khuỷu được xác định bằng cách sử dụng panme đo ngoài để đo đường kính tại nhiều điểm khác nhau, nhằm xác định độ mòn lớn nhất, độ ô van và độ côn Độ ô van được tính là hiệu số giữa hai đường kính lớn nhất đo được trên hai phương vuông góc của một tiết diện, trong khi độ côn được xác định là hiệu số giữa hai đường kính đo cùng phương ở hai đầu cổ trục.
Cơ cấu pit tong xi lanh, xupap
4.3.1 Cơ cấu pit tong a Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng piston
Trong quá trình làm việc, piston thường có các hiện tượng hư hỏng sau:
Đỉnh piston bị cháy rỗ, nứt thủng, do chịu nhiệt độ và áp suất cao của khí cháy, chịu sự ăn mòn của nhiên liệu và khí cháy.
Bề mặt thân piston bị cạo xước, bị mòn, nứt vỡ Do ma sát với thành xi lanh, do tạp chất bám vào bề mặt piston.
Rãnh lắp xéc măng bị mòn, nứt vỡ, do ma sát và va đập với xéc măng hoặc do xéc măng bị gãy.
Lỗ lắp chốt piston bị mòn, do chịu ma sát và va đập với chốt piston.
Piston bị bám muội than. b Phương pháp kiểm phát hiện hư hỏng piston
- Kiểm tra vết xước, rạn nứt:
Khi piston bị vết xước hoặc rạn nứt, bạn có thể kiểm tra dễ dàng bằng mắt thường hoặc sử dụng kính phóng đại để soi kỹ Ngoài ra, dùng thanh kim loại để gõ nhẹ quanh piston và lắng nghe âm thanh; nếu xuất hiện tiếng rè, điều này cho thấy piston đã bị nứt hoặc có vết nứt Việc kiểm tra kỹ lưỡng giúp phát hiện sớm các vấn đề, đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.
Để kiểm tra độ mòn của piston, sử dụng pan me đo ngoài để đo đường kính phần đáy thân piston và so sánh với kích thước tiêu chuẩn Khi kiểm tra, cần chú ý đến khe hở giữa piston và xilanh; nếu khe hở vượt quá giới hạn cho phép, công suất động cơ sẽ giảm và xuất hiện tiếng gõ không bình thường (gõ xilanh) Khe hở cho phép giữa piston và xilanh không vượt quá 0,34mm trên mỗi 100mm đường kính xilanh, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và hiệu quả.
Để đo khe hở giữa piston và xilanh, thực hiện bằng cách lắp ngược piston (không có xéc măng) vào xilanh, sau đó cắm căn lá có chiều dày khoảng 0,5mm - 1mm, chiều dài 200mm, rộng 13mm vào giữa piston và xilanh tại mặt piston không có rãnh Sử dụng lực kéo từ 2-3,5kg bằng cân lò xo để kiểm tra, nếu kéo được căn lá ra thì khe hở đạt yêu cầu; độ chênh lệch lực kéo giữa các xilanh không vượt quá 1kg Ngược lại, nếu căn lá dễ dàng cắm vào hoặc lỏng lẻo, chứng tỏ khe hở quá lớn hoặc piston bị mòn.
Kiểm tra khe hở giữa pit tông và xi lanh
Hình 4.14 – Kiểm tra khe thở pitson – xi lanh
Dùng thước cặp để kiểm tra kích thước các rãnh xéc măng, sau đó so sánh với kích thước của xéc măng chuẩn để xác định độ mòn.
Dùng cữ đo hoặc đồng hồ so để đo độ mòn của lỗ chốt piston. c Phương pháp sửa chữa piston
Tùy vào mức độ và loại hư hỏng, các phương pháp sửa chữa phù hợp sẽ được lựa chọn để đảm bảo hiệu quả tối ưu Thường thì, việc sử dụng piston mới hoặc tăng kích thước piston là các giải pháp phổ biến để khắc phục sự cố Khi cần thiết, các kỹ thuật sửa chữa khác như gia công, phục hồi hoặc thay thế các bộ phận hư hỏng sẽ được tiến hành để đảm bảo hoạt động của hệ thống piston diễn ra ổn định và bền bỉ.
Nếu piston chỉ xuất hiện vết xước nhỏ nằm trong phạm vi cho phép và các kích thước khác vẫn đảm bảo tiêu chuẩn, bạn có thể sử dụng giấy nhám mịn thấm dầu để đánh bóng lại piston Việc này giúp loại bỏ vết xước nhỏ, giữ cho piston hoạt động trơn tru mà không cần thay thế Đánh bóng piston bằng giấy nhám mịn là phương pháp tiết kiệm và hiệu quả, phù hợp khi các vết xước không ảnh hưởng đến vận hành của máy móc.
Trong trường hợp xilanh chưa mòn quá giới hạn cho phép nhưng khe hở giữa piston và xilanh quá lớn, có thể sử dụng phương pháp mạ và tạo màng bằng molypden và nhựa để tăng kích thước piston Ngoài ra, nếu chỉ một piston bị hỏng, có thể tận dụng piston cũ đã tăng kích thước sẵn và tiến hành gia công lại để phù hợp với hệ thống.
Khi piston bị nứt nhưng vết nứt chưa lớn và chưa ảnh hưởng đến hoạt động bình thường, có thể khoan một lỗ nhỏ ở cuối vết nứt để ngăn chặn việc vết nứt mở rộng, giúp duy trì hoạt động của piston Tuy nhiên, nếu vết nứt quá lớn, việc thay piston mới là cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành của máy móc.
Khi lỗ chốt piston bị mòn và biến dạng, cần sử dụng dao doa bằng tay, dao chuốt hoặc tiện để mở rộng lỗ chốt theo đúng kích thước sửa chữa Việc này giúp đảm bảo lắp chốt mới lớn hơn, đạt chuẩn kỹ thuật và đảm bảo hoạt động ổn định của piston Áp dụng các dụng cụ phù hợp sẽ tăng độ chính xác trong quá trình sửa chữa và kéo dài tuổi thọ của piston.
Trong trường hợp xilanh cần mài doa hoặc piston trong xilanh quá lỏng, hoặc piston bị nứt vỡ, hư hỏng nặng, cùng với rãnh xéc măng bị mòn quá mức và lỗ chốt piston mòn quá kích thước sửa chữa không khả thi, thì việc thay piston là giải pháp tối ưu để đảm bảo hoạt động của động cơ Việc thay piston giúp khôi phục hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của động cơ, đảm bảo an toàn vận hành và giảm thiểu các lỗi gây hỏng hóc nặng.
Khi thay piston, cần dựa vào đường kính xi lanh để chọn kích thước piston phù hợp Các mức tăng kích thước piston gồm 0,25mm, 0,50mm, 0,75mm, 1,00mm, 1,25mm và 1,50mm, giúp đảm bảo sự chính xác trong quá trình sửa chữa Các số này đều được ghi rõ trên đỉnh piston để dễ dàng xác định và lựa chọn phù hợp.
Khi thay piston mới, nên sử dụng loại piston có nhãn hiệu tương tự để đảm bảo chất lượng và độ phù hợp Khe hở giữa piston thay mới và thành xilanh cần được điều chỉnh phù hợp, tương tự như các xilanh khác trong động cơ Độ ô van của piston mới thay cũng cần được kiểm tra, chênh lệch so với các piston khác không vượt quá 0,075mm để đảm bảo hiệu suất vận hành tối ưu.
Khi sử dụng piston cũ, cần kiểm tra kỹ chiều sâu và chiều cao của các rãnh xéc măng để đảm bảo phù hợp với các xéc măng mới, đồng thời xác định xem lỗ chốt piston có đúng chuẩn hay không Việc thay piston mới phải đảm bảo trọng lượng bằng với piston cũ để duy trì hiệu suất vận hành của động cơ và không vượt quá giới hạn trọng lượng cho phép, giúp tránh các vấn đề về cân bằng và độ bền của piston.
Khi thay toàn bộ bộ piston, trọng lượng các piston phải bằng nhau để đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ Đặc biệt, các piston có đường kính lớn hơn 85mm cần chú ý, bởi trọng lượng giữa các piston này không được chênh lệch quá mức cho phép Việc cân bằng trọng lượng piston giúp tối ưu hiệu suất động cơ và hạn chế các rung lắc gây hư hỏng Đảm bảo tiêu chuẩn về cân bằng trọng lượng piston là yếu tố quan trọng trong việc duy trì độ bền và hiệu quả của hệ thống động cơ xe.
15 gam, những piston có đường kính nhỏ hơn 85mm, thì trọng lượng chênh lệch không quá
9 gam Nếu vượt quá giới hạn cho phép không nhiều, có thể dũa bớt một ít ở mặt đầu trong piston để giảm bớt trọng lượng.
Hình 4.15 - Dùng pan me đo ngoài để đo đường kính piston
4.3.2 Cơ cấu xi lanh a Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng xilanh
Xi lanh hay ống lót xi lanh thường có những hư hỏng như: vết xước, ran nứt có mòn côn, mòn ô van hay mòn méo.
Vết xước và rạn nứt nhỏ
Nguyên nhân xi lanh bị vết xước và rạn nứt nhỏ:
Nhiệt độ động cơ quá cao.
Dầu bôi trơn không đủ hoặc không sạch.
Khe hở giữa pit tông và xéc măng quá nhỏ.
Xéc măng bị gãy hoặc vòng hãm chốt pit tông bị hỏng.
Mòn côn và mòn méo
Nguyên nhân lót xi lanh và xi lanh bị mòn côn và mòn méo:
Hiện tượng ăn mòn tự nhiên, do ma sát giữa pit tông, xéc măng với lót xi lanh.
Dùng nhiên liệu, dầu bôi trơn không đúng quy định.
Nhiệt độ động cơ thấp hơn 3530K.
Lót xi lanh hay xi lanh bị mòn nhiều nhất ở vị trí tương ứng với xéc măng khí thứ nhất, khi pit tông ở điểm chết trên.
Hình 4.16 - Vị trí xi lanh mòn nhiều nhất b Phương pháp kiểm tra phát hiện hư hỏng xy lanh
Kiểm tra vết xước, rạn nứt
Khi lót xi lanh hay xi lanh bị vết xước, rạn nứt có thể kiểm tra bằng mát thường hoặc dùng kính phóng đại để soi.
Kiểm tra độ ô van và độ côn
Kiểm tra mòn ô van và độ côn của xi lanh, dùng đồng hồ so hoặc pan me đo trong để kiểm tra.
Khi kiểm tra độ ô van, cần đo ở vị trí mòn nhất, thường là tại điểm ứng với xéc măng khí thứ nhất khi piston ở điểm chết trên, cách mặt trên hoặc miệng xi lanh khoảng 25-30mm Quá trình đo diễn ra trên hai đường kính, trong đó đường kính AA nằm trong mặt phẳng dao động của thanh truyền và đường kín A/A đứng vuông góc với đường kính AA, đảm bảo độ chính xác trong kiểm tra và bảo dưỡng động cơ.
Để kiểm tra độ lệch của đồng hồ so, cần đặt đồng hồ trong xi lanh và giữ thẳng đứng để tránh sai lệch đo lường Độ ô van được xác định bằng hiệu số hai đường kính AA và A/A/, với mức giới hạn không vượt quá 0,07mm trên mỗi 100mm chiều dài của xi lanh Việc đảm bảo chính xác trong đo lường đồng hồ so giúp duy trì chất lượng và độ chính xác của các kết quả kỹ thuật.
HỆ THỐNG CỐ ĐỊNH
Hệ thống cố định
Hệ thống cố định đóng vai trò là “bệ đỡ” để lắp đặt các chi tiết trên động cơ, góp phần tạo thành “buồng đốt” quan trọng trong quá trình hoạt động của ô tô Các thành phần chính của hệ thống này bao gồm nắp máy, thân máy – hai chi tiết chủ chốt giúp hình thành buồng đốt, cùng với nắp cát phía dưới động cơ để chứa dầu và các bộ phận bạc đỡ nhằm đảm bảo sự vận hành trơn tru.
Chuẩn đoán hư hỏng và sửa chửa hệ thống cố định
5.2.1 Nắp các te bị hư hỏng a Chuẩn đoán hư hỏng
Xuất hiện tình trạng rò rỉ dầu động cơ.
Ron hoặc phốt làm kín hư hỏng.
Động cơ xuất hiện khói đen.
Độ ẩm, cặn bẩn tích tụ nhiều bên trong động cơ.
Động cơ rung giật khi chạy ở chế độ cầm chừng và đèn báo Check Engine báo sáng. b Sửa chữa, bảo dưỡng
Thay thế mới nắp cacte và các ron làm kín các khe hở
5.2.2 Nguyên nhân xe bị chảy dầu dưới gầm a Chuẩn đoán hư hỏng
Gioăng cao su và phớt dầu bị lão hóa, hư hỏng có thể gây rò rỉ dầu trong hệ thống động cơ ô tô Động cơ xe ô tô được cấu tạo từ nhiều bộ phận và trục, trong đó, các gioăng cao su đóng vai trò quan trọng trong việc làm kín các vị trí liên kết Nhà sản xuất lắp đặt gioăng dàn cò và phớt chặn dầu ở các trục để giữ dầu trong hệ thống luôn ổn định, ngăn ngừa rò rỉ và duy trì hiệu suất hoạt động của động cơ.
Khi động cơ hoạt động, các trục quay liên tục và nhiệt độ của động cơ tăng hàng trăm độ C, gây ảnh hưởng lớn đến các gioăng và phớt, chủ yếu làm từ cao su Do phải chịu lực tác động cao và thay đổi nhiệt độ đột ngột, các linh kiện này nhanh chóng bị lão hoá, dẫn đến mòn, nứt, gãy hoặc rách Tình trạng này khiến dầu bị rò rỉ ra ngoài, gây chảy dầu dưới gầm xe ô tô và là một trong những nguyên nhân phổ biến ảnh hưởng tới hiệu suất hoạt động của xe.
Thông thường sau khoảng 10.000 km vận hành, hệ thống gioăng dàn cò bắt đầu co cứng và xuống cấp Khi gioăng phớt hỏng, các khe hở sẽ hình thành, dẫn đến rò rỉ dầu máy và gây hiện tượng xe chảy dầu Để khắc phục, cần thay mới ron làm kín, kiểm tra và phủ keo xám để đảm bảo kín khít và nâng cao hiệu suất hoạt động của xe.
Chỗ rò rỉ nhỏ trên xe ô tô thường được xử lý bằng chất trám chuyên dụng để kín lại, ngăn ngừa tình trạng rò rỉ dầu Chất trám này hoạt động giống như chất bảo dưỡng gioăng cao su và phớt dầu, giúp chúng lấy lại hình dạng ban đầu mà không ảnh hưởng đến hệ thống dẫn dầu của xe Đây là phương pháp hiệu quả và an toàn để duy trì hiệu suất hoạt động của xe ô tô.
Có thể sử dụng chất trám chuyên dụng để trám kín lại các vết hở gây rò rỉ dầu xe
Bu lông lỏng là một trong những nguyên nhân phổ biến gây ra tình trạng chảy dầu dưới gầm xe ô tô Đai ốc và khớp nối dễ bị nới lỏng theo thời gian, gây mất kín khít các bộ phận và khiến dầu máy dễ dàng rò rỉ ra ngoài Việc kiểm tra định kỳ và siết chặt các bu lông, đai ốc là điều cần thiết để duy trì hệ thống kín khít và tránh rò rỉ dầu không mong muốn.
Khi phát hiện xe bị chảy dầu dưới gầm, cần kiểm tra và xử lý ngay để tránh gây lỗi xe hao dầu, thiếu dầu, và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của động cơ Việc xác định nguyên nhân chảy dầu rất quan trọng, bởi vì mỗi nguyên nhân sẽ đòi hỏi cách xử lý phù hợp, giúp duy trì hiệu suất hoạt động của xe ô tô và đảm bảo an toàn khi lái xe.
Sửa chửa, bảo dưỡng : Kiểm tra và xiết chặt bu lông nắp máy, thân máy, cate
Khi dầu bị rò rỉ do bu lông lỏng, cần xiết chặt lại để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của xe Nếu đai ốc có hiện tượng lờn, tốt nhất nên thay mới để tránh nguy hiểm và hỏng hóc nghiêm trọng Mỗi mẫu xe có thông số kết cấu và dung sai riêng, vì vậy khi xiết bu lông cần lưu ý đúng các tiêu chuẩn này để đảm bảo độ bền và an toàn tối ưu.
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG
Động cơ đốt trong trên ô tô đã trải qua hơn một thế kỷ phát triển, được cải tiến đáng kể để nâng cao hiệu quả làm việc, hiệu suất, và tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, trong suốt quá trình đó, các chu trình hoạt động của động cơ vẫn giữ nguyên, bao gồm bốn giai đoạn quan trọng: Nạp – Nén – Nổ – Xả Các chu trình này là cốt lõi của mọi loại động cơ đốt trong, dù hiện đại đến đâu Hiểu rõ các giai đoạn hoạt động của động cơ đốt trong giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành và bảo trì xe ô tô.
Hình 6.1 – Nguyên lí hoạt động của động cơ bốn kỳ
Các quá trình trong động cơ được chia đều trong hai vòng quay trục khuỷu, mỗi vòng quay kéo dài 720 độ, trong đó mỗi chu trình diễn ra trong 180 độ Tuy nhiên, để đạt công suất tối đa và hiệu suất cao nhất, động cơ cần được “Nạp đầy” và “Thải sạch” hoàn toàn, khiến thời gian dành cho hai quá trình này kéo dài hơn Điều này dẫn đến sự rút ngắn của các quá trình còn lại nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Hình 6.2 – Cơ cấu phân phối khí
Hệ thống phân phối khí được thiết kế để nạp đầy hỗn hợp hòa khí (xăng và không khí) hoặc không khí sạch vào xilanh trong kỳ nạp, đồng thời thải khí cháy ra khỏi xilanh trong kỳ xả Với nhiệm vụ chính này, hệ thống phân phối khí đáp ứng các yêu cầu khắt khe về hiệu quả và độ bền, đảm bảo quá trình nạp khí và thoát khí diễn ra chính xác và an toàn Đây là thành phần quan trọng giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ đốt trong.
Xupap cần được mở sớm và đóng muộn tùy theo kết cấu của từng loại động cơ và điều kiện vận hành của động cơ.
Phải đóng mở đúng thời gian quy định.
Phải đảm bảo đóng kín buồng cháy trong kỳ nén và nổ.
Độ mở xupap phải đủ lớn để dòng khí dễ lưu thông vào buồng cháy.
Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa và các yêu cầu khác.
Phân loại cơ cấu phân phối khí căn cứ vào cách thức đóng mở cửa nạp và cửa xả:
Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt;
Cơ cấu phân phối khí dùng piston đóng cửa nạp và cửa xả (động cơ 2 kỳ);
Cơ cấu phân phối khí dùng upáp (cơ cấu phân phối khí xupáp treo) có hai loại chính: loại trục cam nằm trong thân máy và loại trục cam đặt trên nắp máy Hệ thống này giúp điều chỉnh quá trình mở và đóng của xupáp, đảm bảo quá trình nạp khí và thải khí diễn ra hiệu quả Các loại cơ cấu xupáp treo phù hợp với các loại động cơ khác nhau, mang lại hiệu suất tối ưu và giảm tiêu thụ nhiên liệu Việc lựa chọn giữa xupáp treo có trục cam trong và trục trên nắp máy phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và mục đích sử dụng của động cơ Cơ cấu phân phối khí xupáp treo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất động cơ, đảm bảo hoạt động bền bỉ và tiết kiệm nhiên liệu.
6.1.2 Cấu tạo một số bộ phận chính của hệ thống phân phối khí a Xupap
Nhiệm vụ: đóng mở các đường nạp và xả
Hình 6.3 mô tả về xupap đầu xupap dạng đĩa, mặt làm kín khi tỳ lên đế xupap và được chế tạo với kiểu vát hình côn, thường có góc nghiêng khoảng 45 độ Đường kính của nắp xupap nạp lớn hơn so với nắp xupap xả, trong đó xupap nạp thường được làm bằng thép crom để đảm bảo độ bền và khả năng chống mài mòn, còn xupap xả được chế tạo từ thép chịu nhiệt nhằm chịu được nhiệt độ cao do quá trình xả khí nóng trong động cơ.
Thân xupap đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn hướng và làm kín trong hệ thống động cơ, đòi hỏi phải được gia công với độ chính xác và độ bóng cao để đảm bảo hoạt động hiệu quả Ống dẫn hướng xupap giúp chuyển động chính xác của xupap, hạn chế hao mòn tại thân hoặc nắp máy khi lắp đặt xupap Đế xupap được thiết kế để giảm thiểu hao mòn cho thân máy và nắp xy lanh do tác động của lực va đập, thường được ép vào họng đường thải và nạp, có hình dạng trụ với vát mặt côn tiếp xúc với mặt côn của nấm xupap, làm từ thép hoặc gang hợp kim để tăng độ bền và tuổi thọ.
Lò xo xupap có nhiệm vụ ép chặt mặt tì của xupap lên đế của nó, đảm bảo xupap luôn kín trong quá trình hoạt động, giúp tránh hiện tượng va đập trên mặt cam khi mở hoặc đóng Lò xo có hình dạng xoắn ốc hình trụ và thường được chế tạo từ thép cao cấp để đảm bảo độ bền và độ đàn hồi Ngoài ra, trong hệ thống còn có con đội, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của cơ cấu xupap trong động cơ.
Con đội là bộ phận truyền lực trung gian trong cơ cấu phân phối khí, giúp giảm thiểu lực nghiêng do cam phối khí gây ra trong quá trình dẫn động xupap Nhờ đó, con đội bảo vệ xupap khỏi chịu lực nghiêng, đảm bảo hoạt động chính xác và bền bỉ của hệ thống phân phối khí trong động cơ.
Bộ phận chính của con đội gồm hai phần chính: phần dẫn hướng (thân con đội) và phần mặt tiếp xúc với cam phối khí Thân con đội thường có dạng hình trụ, trong khi mặt tiếp xúc có thể có nhiều dạng khác nhau, phù hợp với từng ứng dụng Các loại con đội chủ yếu được chế tạo từ thép cacbon hoặc gang, đảm bảo độ bền và độ chính xác cao trong quá trình hoạt động.
Phân loại: con đội hình nấm và con đội hình trụ
Con đội hình nấm được sử dụng rộng rãi trong cơ cấu xupap đặt nhờ vào đặc điểm thân nhỏ, đặc, dễ dàng điều chỉnh khe hở xupap Vít điều chỉnh được bắt trên phần đầu của thân con đội giúp đơn giản hóa quá trình bảo trì và điều chỉnh hệ thống xupap Thiết kế nhỏ gọn của con đội hình nấm đảm bảo độ chính xác cao, phù hợp với nhiều ứng dụng trong ngành cơ khí động lực và ô tô.
Các con đội hình trụ có kết cấu đơn giản, nhẹ và dễ chế tạo, phù hợp cho các ứng dụng cần sự chắc chắn và tiện lợi Thân con đội hình trụ có kích thước bằng với đường kính của mặt tiếp xúc, giúp đảm bảo sự ổn định và chính xác trong quá trình sử dụng.
; a.Con đội hình nấm b Con đội hình trụ
Con đội này có cơ cấu phân phối khí không chứa khe hở nhiệt, giúp tránh va đập giữa các chi tiết máy Nhờ đó, hệ thống hoạt động trơn tru và duy trì độ bền lâu dài Việc loại bỏ khe hở nhiệt còn giúp giảm thiểu tiếng ồn gõ, nâng cao hiệu quả vận hành của máy móc Đây là giải pháp tối ưu để giảm thiểu ảnh hưởng của tiếng ồn và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Hình 6.6 – Con dội thủy lực c Trục cam
Trục cam đóng vai trò chính trong việc điều khiển quá trình đóng mở các xupap đúng trình tự vận hành của các xy lanh Trong một số loại động cơ, trục cam còn đảm nhiệm chức năng dẫn động các bộ phận khác như bơm dầu, bơm nhiên liệu trên động cơ diesel, và bộ chia điện trên động cơ xăng Điều này giúp tối ưu hiệu suất hoạt động của động cơ và đảm bảo các bộ phân phối năng lượng hoạt động chính xác theo thiết kế.
Trục cam được làm bằng thép, gồm các vấu cam và cổ trục, với số lượng cam tương ứng đúng bằng số xupap để đảm bảo hoạt động chính xác của động cơ Các cam được bố trí hợp lý nhằm đảm bảo thứ tự nổ của các xilanh, tối ưu hóa hiệu suất rõ ràng Số cổ trục được thiết kế dựa trên số lượng xilanh và cách bố trí xilanh, đảm bảo độ cứng vững và ổn định cho trục, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành của động cơ.
Có 3 phương pháp phổ biến dẫn động trục cam là: bằng bánh răng, bằng dây đai răng và bằng xích Việc lựa chọn phương pháp dẫn động phụ thuộc vào vị trí bố trí trục cam, loại động cơ, các động cơ diesel công suất lớn thường sử dụng dẫn động bằng bánh rang với các trục cam bố trí dưới trong thân máy, các động cơ cỡ nhỏ đặt trên ô tô con thường sử dụng dẫn động đai rang hoặc xích:
Dẫn động bằng bánh răng: có ưu điểm là độ bền cao mà kết cấu lại đơn giản, nhược điểm là ồn.
Hình 6.8 – Dẫn động bằng bánh răng
Dẫn động bằng xích: nó cũng cần được bôi trơn giống như bánh răng để đảm bảo cho xích có độ căng nhất định
Cấu tạo và nguyên lý
6.2.1 Cơ cấu phân phối khí xupap đặt
Hình 6.13 - Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt
3 Lò xo xupáp 6 Thân máy
Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay sẽ dẫn động trục cam quay, tạo ra chuyển động tác động lên con đội, đẩy xupáp đi lên Quá trình này làm lò xo bị nén lại, mở cửa nạp hoặc cửa xả để nạp hỗn hợp vào xi-lanh hoặc xả khí thải ra ngoài Điều này giúp đảm bảo quá trình nạp nhiên liệu và xả khí diễn ra hiệu quả, giữ cho động cơ hoạt động ổn định.
Khi phần cao của cam rời khỏi đáy con đội, dưới tác dụng của lò xo đẩy xupáp đi xuống để đóng kín cửa nạp và cửa xả.
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý xupap đặt:
Hình 6.14 trình bày sơ đồ cấu tạo của cơ cấu phân phối khí xupáp đặt, gồm các thành phần chính như đế xupáp, xupáp, ống dẫn hướng, lò xo, móng hãm, đĩa chặn, Bulông điều chỉnh, đai ốc hãm, con đội và cam Cơ cấu này đảm bảo chức năng điều khiển mở đóng xupáp chính xác trong quá trình hoạt động của động cơ Các bộ phận như lò xo và đĩa chặn góp phần duy trì độ chính xác và khả năng làm việc ổn định của hệ thống phân phối khí Trong đó, cam đóng vai trò quan trọng trong việc phối hợp hoạt động của các thành phần để điều chỉnh lượng khí nạp và thải ra môi trường một cách hiệu quả.
Hình 6.15 - Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo
1.Trục cam; 2 Con đội; 3 Lò xo xupáp; 4 Xupáp; 5 Nắp máy; 6 Thân máy; 7. Đũa đẩy; 8 Đòn gánh; 9 Cò mổ
Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu quay và truyền động cho trục cam Đỉnh cam tác động vào đáy con đội, khiến con đội đi lên, qua thanh đẩy tác động vào vít điều chỉnh đuôi đòn gánh Đầu đòn gánh đi lên tạo lực làm đuôi xupáp mở ra, đồng thời lò xo bị nén lại, mở cửa nạp hoặc cửa xả để nạp hỗn hợp nhiên liệu hoặc không khí vào xilanh, hoặc thoát khí thải ra ngoài, đảm bảo quá trình phát sinh công năng của động cơ diễn ra liên tục và hiệu quả.
Khi phần cao của cam rời khỏi đáy con đội, xupáp được đóng lại nhờ lò xo, đòn gánh, thanh đẩy con đội chở về vị trí ban đầu.
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý xupap treo:
Hình 6.16 - Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phân phối khí xupáp treo 1.Bánh răng cam;
2 Cam xả; 3 Cam nạp; 4 Gối đỡ; 5.Con đội; 6 Xupáp; 7 Ống dẫn hướng;
8 Đũa đẩy; 9 Trục đòn gánh; 10 Cò mổ; 11 Lò xo xupáp;
12 Vít điều chỉnh;13 Bạc gối đỡ
Các dạng cơ cấu phân phối khí xupap treo thường gặp:
Hình 6.17 trình bày các dạng cơ cấu phân phối khí xu páp treo thường gặp, gồm có xupap, cần bẩy, đũa đẩy, con đội và trục cam Các dạng này được phân biệt dựa trên vị trí lắp đặt trục cam và cách dẫn động xupáp, như trục cam đặt trên thân máy dẫn động qua con đội, đũa đẩy và cần bẩy hoặc đặt trên nắp xilanh dẫn động qua các bộ phận này Ngoài ra, còn có các kiểu trục cam đặt trên nắp xilanh và dẫn động trực tiếp xupáp, tùy thuộc vào cấu tạo cơ cấu phân phối khí trong động cơ.
6.2.3 So sánh ưu nhược điểm cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo và xupáp đặt
Việc sử dụng cơ cấu phân phối khí upóp đặt giúp giảm chiều cao của động cơ, từ đó tối ưu hóa thiết kế kết cấu nắp xi lanh đơn giản hơn Điều này cũng làm cho hệ thống dẫn động xupáp trở nên dễ dàng hơn, nâng cao hiệu quả vận hành của động cơ.
Do buồng cháy không gọn và diện tích truyền nhiệt lớn, khả năng kinh tế của động cơ bị ảnh hưởng, dẫn đến tiêu hao nhiều nhiên liệu ở tốc độ cao Đồng thời, hệ số nạp giảm khiến mức độ cường hoá của động cơ không được tối ưu, ảnh hưởng đến hiệu suất chung của động cơ.
Việc tăng tỷ số nén đối với động cơ cỡ lớn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong việc bố trí buồng cháy phù hợp Do đó, cơ cấu phân phối khí xupáp đặt thường chỉ phù hợp với các loại động cơ xăng có tỷ số nén thấp và vòng quay nhỏ, nhằm đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupáp treo, buồng cháy rất gọn diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt
Động cơ sử dụng cơ cấu phân phối khí xupáp treo có buồng cháy nhỏ gọn, giúp dễ dàng tăng tỷ số nén so với loại xupáp đặt Việc này cải thiện hiệu suất hoạt động của động cơ, mang lại khả năng vận hành mạnh mẽ hơn và tiết kiệm nhiên liệu Chọn loại cơ cấu phân phối khí phù hợp là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa công suất và độ bền của động cơ.
CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA
Nhiệt độ quá cao trong buồng đốt có thể gây hại cho đế hoặc mặt bệ xupap (Valve Seat Face), dẫn đến nứt hoặc hỏng hóc Nguyên nhân phổ biến bao gồm van EGR bị kẹt đóng hoặc tích tụ cặn cacbon trong buồng đốt Khi nhiệt độ tăng cao, nguy cơ vỡ hoặc nứt đế/mặt bệ xupap ngày càng tăng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất hoạt động của động cơ.
Rò rỉ áp suất buồng đốt
Bỏ lửa ở chế độ không tải (idle)
Xuất hiện tiếng ồn lạ ở cơ cấu phân phối khi trục cam
Hình 6.18 – Xupap bị nứt vỡ
Hình 6.19 – Bụi bẩn bám dính
Hình 6.20 – Bụi khói và muội than bám
Chẩn đoán đế/mặt bệ xupap bị cháy, nứt:
Nếu áp suất nén bị rò rỉ thông qua xupap nạp, ta có thể nghe thấy âm thanh lạ từ bộ chế hòa khí (cũ) hoặc bướm ga.
Khi áp suất bị rò rỉ qua van xả, người lái có thể nghe thấy tiếng ồn “bộp bộp bộp” phát ra từ hệ thống ống xả, biểu hiện cho sự rò rỉ khí không đều Ngoài ra, ống xả hoặc bộ nổ không còn phát ra âm thanh giòn cùng với sự thay đổi về hiệu suất của xe Việc xác định chính xác tình trạng này giúp duy trì hoạt động ổn định của xe và giảm thiểu nguy cơ hư hỏng linh kiện.
Khi một trong số xupap gặp vấn đề, ta phải tháo nắp máy, kiểm tra mặt bệ xupap và thay thế/ sửa chữa các xupap gặp vấn đề
6.3.2 Động cơ nổ ngược Động cơ bị nổ ngược xuất phát ở nhiều vấn đề: trên đường ống nạp – xả, cảm biến MAF, rò rỉ chân không ở bầu trợ lực phanh và đường ống chân không, bơm nhiên liệu bị nghẹt, hệ thống đánh lửa hoạt động không đúng cách (góc đánh lửa sai, hỏng bộ chia điện, bugi mòn cực,…),… Tuy nhiên trong bài này chỉ đề cập đến việc hư hỏng trên cơ cấu phân phối khí.
Hình 6.21 – Cơ cấu chi tiết
Trục cam có chức năng chính là mở và đóng các xupap nạp và xả, giúp khí nạp vào buồng đốt và khí xả thoát ra ngoài hiệu quả Khi góc mở của xupap xả bị nhỏ lại, điều này cho thấy vấu cam xả đang bị mòn, dẫn đến khí xả còn sót lại trong xilanh và thoát ra qua đường ống nạp khi xupap nạp mở Để xác định chính xác, cần kiểm tra vấu cam, lò xo xupap và đũa đẩy sau khi phát hiện dấu hiệu mòn hoặc bất thường.
Hình 6.22 – Trục cam động cơ
Tình trạng này xảy ra khi xupap không thể đóng kín buồng đốt đúng cách, dẫn đến hiện tượng "tụt hơi" và giảm tỷ số nén của động cơ Điều này khiến hòa khí khó cháy hơn, làm giảm công suất của động cơ và gây ra tình trạng xe bị rung, giật hoặc không khởi động được trong nhiều trường hợp.
Thông thường, hiện tượng này xảy ra do lò xo xupap yếu hoặc gãy, không còn đảm bảo tính đàn hồi cần thiết Ngoài ra, khe hở nhiệt quá nhỏ, xupap bị nghiêng hoặc tích tụ muội than nhiều cũng là nguyên nhân gây ra sự cố này.
Các vấn đề cơ học chính là nguyên nhân gây ra tình trạng xúpáp không đóng kín, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của động cơ Ngoài ra, tốc độ động cơ vượt quá giới hạn cho phép cũng có thể gây ra hiện tượng này, làm giảm hiệu quả vận hành của động cơ Việc duy trì các yếu tố này trong giới hạn cho phép là vô cùng quan trọng để đảm bảo xúpáp đóng đúng cách và tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
6.3.3 Xuất hiện âm thanh lạ từ cơ cấu phân phối khí
Con đội xu-páp hay con đội thủy lực bị kẹt, mòn hoặc hỏng có thể gây ra tiếng lạch cạch khó chịu, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống Tiếng lách cách này thường xuất hiện ở buồng xu-páp hoặc nắp che giàn đòn gánh, cho thấy cần kiểm tra và bảo trì định kỳ để đảm bảo hoạt động trơn tru Việc xử lý sớm các vấn đề này giúp tránh tình trạng hư hỏng nặng, tiết kiệm chi phí và nâng cao tuổi thọ của thiết bị thủy lực.
Khe hở của đuôi xupap với con đội (khe hở nhiệt) quá lớn gây ra hiện tượng mòn nhanh các chi tiết, làm giảm công suất động cơ và gây thay đổi sớm hoặc muộn góc mở xupap Thêm vào đó, thân xupap với ống dẫn hướng bị mòn lệch quá mức cũng ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống Khi vấu cam mòn lớn, hành trình nâng con đội giảm, dẫn đến giảm độ mở của xupap, ảnh hưởng xấu đến khả năng cấp nhiên liệu và khí thải của động cơ.
Hình 6.24 – Vấu cam bị trầy xước
Bạn có thể nhận biết tình trạng này qua tiếng gõ nhẹ hoặc tiếng ồn ào phát ra từ một hoặc nhiều trục cò mổ, được phát hiện dễ dàng qua phương pháp nghe bằng ống nghe Đây là dấu hiệu quan trọng giúp chẩn đoán chính xác tình trạng của các trục cò mổ và đảm bảo quá trình điều trị diễn ra hiệu quả Việc lắng nghe kỹ lưỡng bằng ống nghe giúp xác định vị trí và mức độ tổn thương của các trục cò mổ trong quá trình kiểm tra y học.
Ngoài ra, tiếng lách cách này còn xuất hiện ở buồng xu pap hoặc nắp che giàn đòn gánh.
Hình 6.25 – Cam Cò Để biết âm thanh xuất phát từ đâu, tiến hành các kiểm tra sơ bộ ở cơ cấu phân phối khí:
Kiểm tra mức dầu động cơ
Kiểm tra tình trạng dầu động cơ
Kiểm tra van điều chỉnh.
Kiểm tra tình trạng của đòn bẫy/cò mổ, đũa đẩy, lò xo.
Khe hở nhiệt quá lớn do con đội, vấu cam bị mòn hoặc con đội thủy lực chảy dầu có thể gây ra vấn đề Khi vận hành ở tốc độ thấp, tại vị trí nắp đậy máy thường phát ra tiếng kêu lách tách rõ ràng và liên tục, nguyên nhân chính là do vấu cam va đập với con đội Điều này cho thấy cần kiểm tra và bảo dưỡng các bộ phận liên quan để đảm bảo hoạt động ổn định của xe.
Khi lò xo xu-páp bị gãy trong quá trình vận hành, máy sẽ phát ra tiếng gõ nhẹ, kèm theo hiện tượng yếu máy và rung lắc do xu-páp không đóng kín, gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của động cơ.
Trong trường hợp khe hở giữa thân xu-páp và ống dẫn hướng vượt quá giới hạn cho phép, có thể xuất hiện tiếng gõ nhẹ với âm điệu trung bình Dấu hiệu này thường chỉ được phát hiện khi sử dụng thiết bị nghe tiếng gõ chuyên dụng, giúp xác định chính xác mức độ hỏng hóc của bộ phận này để kịp thời sửa chữa hoặc thay thế.
6.3.5 Động cơ công suất yếu, khó khởi động
Sai lệch pha phối khí có thể làm giảm hiệu suất của động cơ, gây ra tình trạng yếu và tăng tốc kém ở tốc độ cao Động cơ hoạt động không ổn định ở tốc độ thấp, khó khăn hoặc không thể khởi động, kèm theo tiếng va mạnh và đều ở xích cam hoặc dây đai Ngoài ra, khí xả có thể màu đen và chứa nhiều muội than, phản ánh tình trạng phối khí không chính xác.
Thường chỉ xảy ra khi xích hoặc đai cam đã quá mòn và chùn, trong quá trình sửa chữa do căn chỉnh không chuẩn.
Đặt cam sai, sai lệch nhỏ pha phân phối khí. Động cơ khó nổ, công suất giảm.
Xe gặp phải tình trạng khởi động khó nhưng vẫn có thể nổ máy, kèm theo tiếng nổ ở ống xả hoặc dội lại bộ chế hòa khí Động cơ hoạt động nhưng tăng tốc chậm và không thể duy trì chế độ không tải, cho thấy hệ thống nhiên liệu hoặc các bộ phận liên quan cần được kiểm tra kỹ lưỡng.
Giảm áp suất nén, do mòn hở một vài xupap hoặc supáp không có khe hở.